Historien om evolution skrevet i fosfor

Fosfor er et af de grundstoffer, der er afgørende for opbygningen af ​​organismer og deres stofskifte. Dens cyklus på tværs af miljøerne er også en af ​​de bedst forståede. Det gik dog op for de tjekkiske palæontologer Peter Kraft og Michal Mergl, at der stadig kunne være nogle hvide mellemrum på kortet over vores forståelse af en så grundlæggende proces. Deres publikation, som tager et nyt syn på ændringerne i fosforkredsløbet over geologisk tid, blev for nylig offentliggjort i Trends in Ecology &Evolution .

I en omfattende undersøgelse af interessante, men stadig lidt kendte devonske fossiler med fosfatiske skaller fra Prag-bassinet i Tjekkiet, diskuterede Kraft og Mergl deres forekomster i den geologiske fortid. Disse var for det meste velkendte fakta, herunder det gradvise fald, der kulminerede i slutningen af ​​den tidlige palæozoikum under Devon.

Men de bemærkede også, at nogle grupper repræsenteret i de ældre lag af store eksemplarer producerede dværgformer i Devon. Det var, som om de manglede materialet til skaller. Det logiske spørgsmål blev stillet - hvorfor? Spørgsmålet om det radikale tab af fosfor i miljøet viste sig så spændende, at begge forfattere gik i gang med at studere i detaljer de forskellige hjørner af dette elements cyklus. Dette biprodukt af deres oprindelige undersøgelse voksede således til et uafhængigt forskningsprojekt.

"Fosforkredsløbet er et af de fundamentale grundstofkredsløb, der blandt andet spiller en nøglerolle i havenes biologi. Derfor [er] en række undersøgelser af det. Problemet er dog, at langt de fleste af dem undersøger fosforkredsløbet i 'den menneskelige æra', som har ændret hele kredsløbet markant. Derfor besluttede vi at tilbyde en syntetisk model af den fosforpåvirkede evolutionære historie til offentliggørelse," forklarer Kraft fra Institut for Geologi og Palæontologi. , Det Naturvidenskabelige Fakultet, Charles University, Prag.

Publicerede undersøgelser viser tydeligt, at tilgængeligheden af ​​fosfor i miljøet sætter en klar grænse for udvidelsen af ​​livet. Og da tilgængeligheden af ​​dette element kan påvirke både kortsigtede og langsigtede processer, besluttede forfatterne at diskutere fosfors rolle i tre faser af udviklingen af ​​livet i havene.

Den første fase er den sene prækambrium (Ediacaran Periode), karakteriseret ved let tilgængelighed af fosfor og talrige fosfatansamlinger. Kombineret med en stigning i iltindholdet kan det betragtes som en af ​​de vigtigste årsager til fremkomsten af ​​flercellede organismer.

Den tidlige palæozoikum var en kritisk æra af fosforkredsløbet på grund af den intense involvering af biota i dens dynamik. I begyndelsen var fosfor let tilgængeligt i store mængder, og derfor havde mange grupper mulighed for at bygge eksterne fosfatskaller. Dette har højst sandsynligt bidraget til historien om den kambriske eksplosion, en periode hvor repræsentanter for næsten alle dyrefyla dukkede op i fossiloptegnelsen inden for en relativt kort periode. Kambrium var således en "guldalder" for organismer med ydre fosfatskaller.

I løbet af den ordoviciske periode begyndte livet imidlertid at ændre sig markant, hvor den såkaldte Great Ordovician Biodiversification Event (GOBE) i høj grad udvidede både antallet af taxaer og individer. Her skiftede hovedanvendelsen af ​​fosfor:Det var nødvendigt i cellestrukturer, og eksterne fosfatskaller begyndte at blive en luksus. Denne proces blev fremskyndet af fremkomsten og den evolutionære diversificering af hvirveldyr, som, selv om de har brug for meget fosfor, var bedre til at håndtere det. Denne anden evolutionære fase kulminerede med hvirveldyrseksplosionen under den devonske nektonrevolution og markerede tilbagegangen af ​​grupper med eksterne fosfatskaller.

Den efterfølgende æra fra slutningen af ​​palæozoikum til nutiden er karakteriseret ved begrænset, men også selektiv tilgængelighed af fosfor i havene og oceanerne. Geologiske processer såsom Variscan (400-300 Ma) og de alpine orogenier (80 Ma til nutiden) hjalp i høj grad tilførslen af ​​fosfor til havene. Fosfors evne til at nå oceanerne fra dens hovedkilde i klipperne på de blottede kontinenter blev imidlertid hæmmet af spredningen af ​​vegetation på land og andre påvirkninger såsom klimaet i disse tider. Vigtigst af alt var det koncentreret i organismer i vandsøjlen. Og pelagiske hvirveldyr var det vigtigste "filter".

"Det er meget interessant, at udsving i fosfortilgængeligheden i de post-devonske perioder påvirkede linguliforme brachiopoder, som ikke kun formåede at overleve med en ekstern fosfatskal, men også registrerede en midlertidig genopretning under tertiærskolen," forklarer Mergl fra Det Pædagogiske Fakultet. fra University of West Bohemia i Pilsen. + Udforsk yderligere

Peak District græsarealer er nøglen til global plantediversitet